CN209660186U - 一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置 - Google Patents
一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，包括摄像头、PC机和投料机；所述的摄像头架设在养殖箱的上方，所述投料机设置在摄像头的一侧，所述的PC机设置在养殖箱的一侧，所述的摄像头与PC机信号连接，所述的PC机与投料机信号连接。其优点在于：本实用新型能根据水面的饲料信息获取鱼类的摄食量，根据摄食量自动投放适量的饲料，实现智能适量投喂，降低了饲料的投放成本，同时又能保证鱼类能够摄取足够的食物。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能水产养殖技术领域，具体涉及一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置。
背景技术
中国是世界上最大的水产养殖国。据2016年中国渔业统计数据，中国2015年全年的水产品总产量达到6699.65万吨，近几年仍呈逐渐上升趋势，水产养殖在整个国民经济中起着举足轻重的作用。
随着养殖方式的不断发展，工厂化循环水养殖模式作为一种新型的高效养殖模式，得到越来越多的重视，并逐渐被养殖企业所采用。在该养殖过程中，实现饲料的最有效投放是提高养殖效益的关键技术，是近年亟待解决的问题。过度的投喂以及投料不足都会影响养殖效果：过度投喂会使饲料的成本消耗过大，养殖成本增加；同时会使养殖水体受污染，水质变差，影响鱼类生长，甚至会引起鱼类死亡。但如果投喂不足，鱼类摄食不足，难以达到最优的生长条件，影响养殖效果。
当前的水产品养殖主要靠人工进行操作，饲料的投放量主要靠人的经验进行判断，投放过程具有很大的随意性，过度投喂或者投喂不足都会对养殖造成很大的负面影响，进而降低养殖效益。再则，随着时代的发展，从事低劳动附加值的饲料投放技术员会越来越少，直接影响着整个水产行业。
而随着科技的发展，已经开始出现在智能投喂方面的研究。在之前的研究中，投料系统多数是基于鱼类运动行为的监测来判断鱼类的摄食需求，但是这类方法的缺陷是难以精准地获取鱼类行为的图像，且鱼类的运动并不能完全反映鱼类的摄食需求。
实用新型内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型目的在于提供一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置。本实用新型能根据水面的饲料信息获取鱼类的摄食量，根据摄食量自动投放适量的饲料，实现智能适量投喂，降低了饲料的投放成本，同时又能保证鱼类能够摄取足够的食物。
本实用新型所述的一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，包括摄像头、PC机和投料机；所述的摄像头架设在养殖箱的上方，所述投料机设置在摄像头的一侧，所述的PC机设置在养殖箱的一侧，所述的摄像头与PC机信号连接，所述的PC机与投料机信号连接。
优选地，所述的摄像头为KINECT 2.0摄像头。
优选地，所述的摄像头设置在养殖箱中心位置的上方，所述的投料机设置在摄像头的斜下方。
优选地，所述的摄像头设置在养殖箱上方0.6m-0.8m处，垂直于养殖箱的底面设置。
优选地，所述的投料机设置在养殖箱上方0.3-0.4m处，所述的投料机与摄像头的水平距离为0.2-0.3m。
优选地，所述的投料机的投料口的朝向平行于养殖箱的底面。
优选地，还包括“L”型的安装架，所述的安装架设置在养殖箱的一侧，所述的摄像头安装在安装架上。
本实用新型所述的一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，其优点在于，摄像头获取水面的饲料信息，PC机根据饲料信息控制投料机的运转。根据水面饲料的消耗情况，可以观察到鱼类水面摄食的过程，准确获取鱼类的所需的摄食量，再根据鱼类的摄食量投放适量的饲料，实现了鱼类喂食过程的智能化。降低了饲料的投放成本，降低了饲料余量对于养殖水的污染；同时又能保证鱼类能够摄取足够的食物。
摄像头只监测水面处的饲料信息，水面处以下的物体的像素全部设为同一颜色，避免复杂的背景图像干扰，降低了图像处理的难度。摄像头为红外摄像头，采用红外光源，使本实用新型能够全天候工作，同时避免了强光源对鱼类产生应急响应。本实用新型能适用于循环水养殖，也能适用于野外的鱼塘养殖，都能实现自动智能投喂。
附图说明
图1是本实用新型一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置的结构示意图；
图2是本实用新型未投料时的水面的深度图；
图3是本实用新型投料时的水面的深度图；
图4是本实用新型鱼群进食后的水面的深度图。
附图标记说明：1-PC机，2-摄像头，3-投料机，4-养殖箱，5-红外光线，6-安装架，a-深度图中其他深度的部分，b-饲料，c-鱼类。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所述的一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，包括摄像头2、PC机1和投料机3；所述的摄像头2架设在养殖箱4的上方，所述投料机3设置在摄像头2的一侧，所述的PC机1设置在养殖箱4的一侧，所述的摄像头2与PC机1信号连接，所述的PC机1与投料机3信号连接。
摄像头2获取水面的饲料信息，PC机1根据饲料信息控制投料机3的运转。根据水面饲料的消耗情况，可以观察到鱼类水面摄食的过程，准确获取鱼类的所需的摄食量，再根据鱼类的摄食量投放适量的饲料，实现了鱼类喂食过程的智能化。降低了饲料的投放成本，降低了饲料余量对于养殖水的污染；同时又能保证鱼类能够摄取足够的食物。
所述的摄像头2为KINECT 2.0摄像头。该摄像头是微软公司开发的一款基于体感交互的人机交互设备，主要由三个部件组成：一是红外投影机，其主动投射近红外光谱，照射到粗糙物体，或是穿透毛玻璃后，光谱发生扭曲，会形成随机的反射斑点，进而能被红外摄像头读取。二是红外摄像头，用于的获取从物体表面反射回来的红外光，根据红外光从物体表面到摄像头的运行时间，即TOF：Time of Flight，判断出物体与摄像头的距离，进而获取整个物体表面的深度信息。三是彩色摄像头，用于拍摄视角范围内的彩色视频图像，彩色摄像头与红外摄像头并行放置，两摄像头拍摄同一物体产生很接近的二维图像，但是深度图跟彩色图的像素不同，致使物体成像的位置有一定的偏移，需要校准。
所述的摄像头2设置在养殖箱4中心位置的上方，所述的投料机3设置在摄像头2的斜下方。摄像头2设置在中心位置能监测整个养殖箱4的水面情况，投料机3设置在摄像头2的斜下方避免投料机3遮挡摄像头2的监测路径。
所述的摄像头2设置在养殖箱4上方0.6m-0.8m处，垂直于养殖箱4的底面设置。KINECT 2.0摄像头的有效的拍摄距离需要大于0.5米，所以将摄像头2架设在水面以上的0.6米的高度。摄像头2的设置位置不宜过高，过高会导致养殖箱4外的图像被摄像头2监测，导致无关因素干扰后续的图像处理。
所述的投料机3设置在养殖箱4上方0.3-0.4m处，所述的投料机3与摄像头2的水平距离为0.2-0.3m。投料机3与养殖箱4的距离使饲料能有效在水面扩散。投料机3与摄像头2需要保持一定的水平距离，避免投料机3遮挡红外光线5。
所述的投料机3的投料口的朝向平行于养殖箱4的底面。使饲料水平从投料机3从投出，增大了投料机3的投料半径。
还包括“L”型的安装架6，所述的安装架6设置在养殖箱4的一侧，所述的摄像头2安装在安装架6上。L型的安装架6能将摄像头2固定在养殖箱4的上方，且自身不会对摄像头2的监测产生影响。
本实用新型工作时的工作流程如下所述。
将微软公司的KINECT 2.0摄像头架设在养殖箱4的顶部、垂直于水面进行拍摄。由于KINECT 2.0摄像头能够获取摄像头到水面物体的深度信息，该摄像头的有效的拍摄距离需要大于0.5米，所以将摄像头架设在水面以上的0.6米的高度，将深度图中距离小于0.7米的像素点设置为第一颜色，大于0.7米的像素点设置为第二颜色。当水面没有饲料时，并且没有鱼类活动时，整个背景呈第二颜色，如图2所示。所述的第一颜色和第二颜色为对比度相差较大的颜色。如第一颜色可以为红色，第二颜色为黑色。也可以是图中所示的深灰色和灰白色。对比度相差较大的颜色组合均可选用，有利于PC机1对深度图进行分析处理。
本实施例中，将水面以下10厘米的深度在深度图中设为第一颜色，将其他深度在深度图中设为第二颜色。
当PC机1控制投料机3投下饲料时，养殖箱4水面有饲料存在，此时深度图的背景为第二颜色，并有一系列的第一颜色的小圆点存在，第一颜色的小圆点即是饲料的深度图，如图3所示。PC机1进行分析，当第一颜色颗粒的图像面积占图像界面总面积的百分之五十时，PC机1发出控制信号，使投料机3停止投料，并发出控制信号，启动摄像机记录鱼类的摄食行为。
饲料投放后，养殖箱4里的鱼类会迅速浮出水面抢食，通过图像处理的方法，可以清晰地记录并分析鱼类的抢食行为，记录鱼类抢食的时间。抢食结束后，饲料消耗完毕，水面的第一颜色小圆点逐渐消失，接近抢食完毕的效果如图4所示。
摄像头2和PC机1记录下了整个抢食的行为及时间，如果投放的饲料很快地被抢食完，即第一颜色点迅速地消失，说明鱼类有很强的摄食欲望，PC机1控制投料机3再次工作，继续往养殖箱4投放饲料，然后再次记录鱼类消耗饲料的时间，如果摄食的时间变长，说明鱼类已经进入了基本饱腹的状态，应逐渐减少投放量，直至最后完全停止投放。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，其特征在于，包括摄像头(2)、PC机(1)和投料机(3)；所述的摄像头(2)架设在养殖箱(4)的上方，所述投料机(3)设置在摄像头(2)的一侧，所述的PC机(1)设置在养殖箱(4)的一侧，所述的摄像头(2)与PC机(1)信号连接，所述的PC机(1)与投料机(3)信号连接。
2.根据权利要求1所述一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，其特征在于，所述的摄像头(2)为KINECT 2.0摄像头。
3.根据权利要求2所述一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，其特征在于，所述的摄像头(2)设置在养殖箱(4)中心位置的上方，所述的投料机(3)设置在摄像头(2)的斜下方。
4.根据权利要求3所述一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，其特征在于，所述的摄像头(2)设置在养殖箱(4)上方0.6m-0.8m处，垂直于养殖箱(4)的底面设置。
5.根据权利要求4所述一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，其特征在于，所述的投料机(3)设置在养殖箱(4)上方0.3-0.4m处，所述的投料机(3)与摄像头(2)的水平距离为0.2-0.3m。
6.根据权利要求1所述一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，其特征在于，所述的投料机(3)的投料口的朝向平行于养殖箱(4)的底面。
7.根据权利要求1所述一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养装置，其特征在于，还包括“L”型的安装架(6)，所述的安装架(6)设置在养殖箱(4)的一侧，所述的摄像头(2)安装在安装架(6)上。
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Cited By (2)
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| CN109757419A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-05-17 | 玉林师范学院 | 一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养系统及方法 |
| CN112889733A (zh) * | 2020-01-20 | 2021-06-04 | 北京市水产科学研究所（国家淡水渔业工程技术研究中心） | 水生生物进食行为的观察系统 |
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| CN109757419B (zh) * | 2019-02-15 | 2023-12-22 | 玉林师范学院 | 一种基于鱼饲料消耗量的智能喂养系统及方法 |
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